JP2006140377A - Sheet-form circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂からなるシート基板上に形成した薄膜素子、特に発熱性素子の放熱性を改良して大きな電力印加でも安定して作動するシート状回路基板に関する。 The present invention relates to a thin film element formed on a sheet substrate made of a resin, and more particularly to a sheet-like circuit substrate that operates stably even when large electric power is applied by improving the heat dissipation of a heat generating element.
種々の電子機器に用いられる回路基板は、主としてガラス布エポキシ樹脂等に銅配線パターンを形成したプリント配線基板(以下、PWBとよぶ)上にコンデンサ、抵抗器、インダクター等の受動部品や半導体素子等の能動部品を半田リフロー等により実装して電子回路を形成している。 Circuit boards used in various electronic devices are mainly passive parts such as capacitors, resistors, inductors, semiconductor elements, etc. on printed wiring boards (hereinafter referred to as PWB) in which copper wiring patterns are formed on glass cloth epoxy resin. The active parts are mounted by solder reflow or the like to form an electronic circuit.
近年、携帯電話に代表される携帯型電子機器の小型化、高機能化は著しく、複雑な回路をできるだけ小さな領域に収納するために配線パターンや受動部品および能動部品の小型化が進展している。 2. Description of the Related Art In recent years, portable electronic devices represented by mobile phones have been downsized and highly functional, and miniaturization of wiring patterns, passive components, and active components has progressed in order to accommodate complex circuits in as small an area as possible. .
しかしながら、受動部品等をPWB上に実装する回路基板の構成では、このような携帯型電子機器の小型化に対応できなくなっている。すなわち、通常のPWBや受動部品の厚みは、概略0.3mm〜1.0mm程度であり、PWB上に実装後の全体の厚みは0.6mm〜2.0mm程度となる。このような厚みを有すると電子機器の薄型化を阻害する。また、折り曲げることが困難であるため回路基板を立体的に自由に配置することが難しく、電子機器の筐体等の設計の自由度を制約する。このため、フレキシブル性を有する回路基板が要求されている。これに対して、ポリイミドフィルム等のシート基板を用いて銅配線パターンを形成した回路基板がある。これを用いれば、電子機器内に折り曲げて配置できるので電子機器の小型化を実現できる。 However, the configuration of the circuit board on which passive components and the like are mounted on the PWB cannot cope with the downsizing of such portable electronic devices. That is, the thickness of a normal PWB or passive component is approximately 0.3 mm to 1.0 mm, and the total thickness after mounting on the PWB is approximately 0.6 mm to 2.0 mm. With such a thickness, the electronic device is hindered from being thinned. In addition, since it is difficult to bend the circuit board, it is difficult to arrange the circuit board freely in a three-dimensional manner, and the degree of freedom in designing the casing of the electronic device is restricted. For this reason, a circuit board having flexibility is required. On the other hand, there is a circuit board in which a copper wiring pattern is formed using a sheet substrate such as a polyimide film. If this is used, it can be bent and placed in the electronic device, so that the electronic device can be downsized.
しかしながら、現状のフレキシブルなシート基板を用いた回路基板は配線パターンのみが形成されているか、あるいは受動部品や能動部品を実装した構成がほとんどである。したがって、薄いシート基板を用いても受動部品等を実装すると、全体の厚みを薄くすることができない。 However, most circuit boards using current flexible sheet substrates have a configuration in which only a wiring pattern is formed, or passive components and active components are mounted. Therefore, even if a thin sheet substrate is used, the overall thickness cannot be reduced if passive components or the like are mounted.
このように、回路基板に対しては、薄く、折り曲げ可能で、かつさらに高機能化することが要求されている。この要求に対して、フレキシブルなポリイミドフィルムを用いたシート基板上に、薄膜技術や厚膜印刷技術等により主として受動部品を形成することで、薄く、かつフレキシブル性を有するシート状回路基板を作製する方法が提案されている。 As described above, the circuit board is required to be thin, bendable, and highly functional. In response to this requirement, a thin and flexible sheet-like circuit board is produced by forming passive components mainly on a sheet substrate using a flexible polyimide film by thin film technology or thick film printing technology. A method has been proposed.
例えば、非接触ICカ−ド等では、カ−ドの厚みを1mm以下と非常に薄くすることが必要であり、受動部品に対しては数百ミクロン程度からさらにできるだけ薄くすることが要求されている。このために、薄膜方式により形成する薄膜コンデンサの構造および製造方法が示されている。この薄膜コンデンサは、外部電極付き有機高分子基板と、内部対向電極と誘電体と外部電極からなり、外部電極が内部対向面と外周に接することなく、内部対向面の外側で、かつ外周面の内側に外部電極を形成した構造からなる。これにより、マイクロメーターオーダーの薄膜コンデンサを形成でき、フレキシブルで、割れない薄膜コンデンサを製造することができるとしている(例えば、特許文献1参照)。 For example, in a non-contact IC card or the like, it is necessary to make the thickness of the card as very thin as 1 mm or less, and it is required to make the passive component as thin as possible from about several hundred microns. Yes. For this reason, a structure and a manufacturing method of a thin film capacitor formed by a thin film method are shown. This thin film capacitor is composed of an organic polymer substrate with an external electrode, an internal counter electrode, a dielectric, and an external electrode. The external electrode is not in contact with the internal counter surface and the outer periphery. It has a structure in which an external electrode is formed inside. Thereby, a micrometer order thin film capacitor can be formed, and a flexible thin film capacitor that does not break can be manufactured (for example, see Patent Document 1).
また、可撓性基板表面の凹凸の低減と水分等のガスの侵入を防ぐことで薄膜技術で形成する回路素子の特性変動や信頼性劣化の防止を行い、しかも折り曲げが可能なシート状回路基板の作製技術も開示されている。このシート状回路基板は、有機高分子からなる可撓性基板上に電気回路を構成する回路素子を形成してなるものであり、回路素子と可撓性基板との間に設けた第1の無機保護膜と、回路素子を覆う第2の無機保護膜とを有し、第1の無機保護膜および第2の無機保護膜は回路素子を形成する領域のみに形成した構成を有している(例えば、特許文献2参照)。 In addition, sheet-like circuit boards that can be bent and reduced in characteristics and reliability deterioration of circuit elements formed by thin film technology by reducing irregularities on the surface of the flexible board and preventing intrusion of gas such as moisture The manufacturing technique of is also disclosed. This sheet-like circuit board is formed by forming a circuit element constituting an electric circuit on a flexible substrate made of an organic polymer, and is a first circuit provided between the circuit element and the flexible substrate. It has an inorganic protective film and a second inorganic protective film that covers the circuit element, and the first inorganic protective film and the second inorganic protective film have a configuration formed only in a region where the circuit element is formed. (For example, refer to Patent Document 2).
上記の例のようにシート基板上に薄膜技術や厚膜印刷技術等を用いて薄膜素子を形成することにより回路基板を非常に薄型にすることができる。しかし、このような回路基板構成では、薄膜素子、例えば薄膜抵抗等のように電流により発熱する特性を有する発熱性素子を形成した場合、シート基板が樹脂であるため熱伝導性が悪く、このため発熱性素子で発生した熱を効率よく速やかに放熱させることが困難である。このため、通電により発熱する薄膜抵抗等では、放熱性が悪い場合には発熱による影響が生じない程度に定格電力を制限しなければならず、回路設計が非常に制約されるという課題があった。 A circuit board can be made very thin by forming a thin film element on a sheet substrate using a thin film technique or a thick film printing technique as in the above example. However, in such a circuit board configuration, when a heat generating element having a characteristic of generating heat by current such as a thin film element, such as a thin film resistor, is formed, the sheet substrate is made of resin, so the thermal conductivity is poor. It is difficult to quickly and efficiently dissipate the heat generated by the exothermic element. For this reason, with thin film resistors that generate heat when energized, if the heat dissipation is poor, the rated power must be limited to the extent that the heat generation does not affect the circuit, and the circuit design is very limited. .
これに対して、セラミック基板においては、発熱素子、例えば半導体素子を実装した場合に効率よく放熱させる構成が開示されている。セラミック基板は、表裏面方向には熱が拡散しやすいが、基板の横方向へは熱が伝わりにくい性質がある。このため、セラミック基板の発熱素子が実装される領域において、発熱素子の下側に導体からなる複数の配線層が放射状に段差を設けて広がっており、複数の配線層間が貫通孔を通して導通しており、この貫通孔には高融点金属が充填されている構成としている。発熱量の大きい素子の裏面側の空きスペース、配線層およびスルーホールにタングステン等の導体を用いることで熱伝導性を高めることができ、発熱素子からの熱を効率よく放熱できるとしている(例えば、特許文献3参照)。
上記の第3の例では、セラミック基板に対して横方向の熱伝導を大きくするために配線層を形成し、この配線層を介して熱を伝達し、セラミック基板を介して放熱している。セラミック材料は樹脂材料に比べると熱伝導率が非常に大きいことから、セラミック基板を筐体等と接触させれば、熱伝導により良好に放熱することができる。 In the third example, a wiring layer is formed in order to increase the lateral heat conduction with respect to the ceramic substrate, heat is transmitted through the wiring layer, and heat is radiated through the ceramic substrate. Since the ceramic material has a much higher thermal conductivity than the resin material, heat can be dissipated well by contacting the ceramic substrate with a housing or the like.
これに対して、樹脂からなるシート基板においては、上記の例のように配線層を設けて横方向に熱を伝達しても、樹脂であるシート基板自体の熱伝導率が小さいため筐体等へ充分に放熱させることができない。さらに、セラミック基板では、筐体等に密着させたり、あるいは放熱シートを介して密着させることが容易にできる。しかし、シート基板は筐体内部の空間に収納できるように折り曲げて使用されることが多く、セラミック基板のように筐体に密着させることが困難である。 On the other hand, in the case of a sheet substrate made of resin, even if a wiring layer is provided and heat is transmitted in the lateral direction as in the above example, the thermal conductivity of the sheet substrate itself, which is resin, is small, so It is not possible to sufficiently dissipate heat. Furthermore, the ceramic substrate can be easily brought into close contact with a housing or the like or through a heat dissipation sheet. However, the sheet substrate is often used by being folded so that it can be stored in the space inside the housing, and it is difficult to make the sheet substrate adhere to the housing like a ceramic substrate.
また、第3の例のように、薄膜素子の下部に配線層を形成すると、この配線層と薄膜素子とを絶縁するための絶縁層をさらに形成しなければならなくなり、工程が複雑となるだけでなく製造歩留まりが低下し、回路基板のコスト増加を招くという課題もある。 In addition, when a wiring layer is formed below the thin film element as in the third example, an insulating layer for insulating the wiring layer and the thin film element has to be further formed, which only complicates the process. In addition, there is a problem that the manufacturing yield is reduced and the cost of the circuit board is increased.
本発明は、樹脂からなるシート基板上に形成された薄膜素子のうち、通電により発熱する発熱性素子から発生した熱を赤外線として放射させ放熱させることで、定格電力を大きくでき、設計の自由度が大きく、高信頼性のシート状回路基板を提供することを目的とする。 In the present invention, among thin film elements formed on a sheet substrate made of resin, heat generated from a heat-generating element that generates heat when energized is radiated as infrared rays to dissipate it, so that the rated power can be increased and the degree of freedom in design. An object of the present invention is to provide a sheet circuit board having a large size and high reliability.
上記課題を解決するために本発明のシート状回路基板は、赤外光を透過する樹脂からなるシート基板と、このシート基板上に形成された薄膜素子と、薄膜素子のうち通電することで発熱する発熱性素子とシート基板との間に設けた放熱用薄膜層とを含み、この放熱用薄膜層は発熱性素子に接して形成された第1の熱伝導膜と、シート基板に接して形成され、第1の熱伝導膜より少なくとも大きな形状を有する熱放射膜の少なくとも二層構成からなり、第1の熱伝導膜は少なくとも発熱性素子と同じ形状を有する絶縁膜であり、熱放射膜はシート基板の赤外光透過範囲において第1の熱伝導膜より少なくともその放射率が大きな材料を用いた構成からなる。 In order to solve the above problems, a sheet-like circuit board of the present invention generates heat by energizing a sheet substrate made of a resin that transmits infrared light, a thin film element formed on the sheet substrate, and the thin film element. A heat-dissipating thin film layer provided between the heat-generating element and the sheet substrate, the heat-dissipating thin-film layer formed in contact with the first heat-conductive film formed in contact with the heat-generating element and the sheet substrate. The heat radiation film having at least a two-layer structure having at least a larger shape than the first heat conduction film. The first heat conduction film is an insulating film having at least the same shape as the exothermic element. The sheet substrate has a configuration using a material having an emissivity at least higher than that of the first heat conductive film in the infrared light transmission range.
この構成とすることにより、発熱性素子で発生した熱が効率よく第1の熱伝導膜に伝達され、さらに第1の熱伝導膜から熱放射膜へ伝達される。熱放射膜はこの熱により温度が上昇し、その温度に応じて発生する赤外線をシート基板を介して空中に放射する。この熱放射膜は、第1の熱伝導膜より少なくともその放射率が大きいので、第1の熱伝導膜からの熱放射に比べてより多くの赤外線を外部に放射し放熱させることができる。この結果、発熱性素子で発生した熱を効率よく赤外輻射として放熱させることができる。 With this configuration, the heat generated in the heat generating element is efficiently transmitted to the first heat conductive film, and further transmitted from the first heat conductive film to the heat radiation film. The heat radiation film rises in temperature due to this heat, and radiates infrared rays generated according to the temperature into the air via the sheet substrate. Since this thermal radiation film has an emissivity that is at least greater than that of the first thermal conductive film, more infrared rays can be radiated to the outside and radiated as compared with thermal radiation from the first thermal conductive film. As a result, it is possible to efficiently dissipate the heat generated in the heat generating element as infrared radiation.
熱放射は、物質が熱エネルギーを赤外線等の電磁波に変換して放出する現象である。したがって、熱放射膜が効率よく赤外線等の電磁波を放射するためには、熱放射膜の放射率が大きいだけでなく、さらに第1の熱伝導膜から熱放射膜への熱伝導が良好で、かつ熱放射膜の全面が均一に短時間に加熱されることが望ましい。また、本発明では、熱放射膜で発生した赤外線はシート基板を透過して空中に放射することで放熱させるため、シート基板の赤外光の透過範囲においての放射率が少なくとも第1の熱伝導膜より大きい材料であることも要求される。このような熱放射膜の具体的な放射率としては、0.8以上の材料を用いることが望ましく、0.9以上の材料であればさらに望ましい。放射率が0.8以上の材料としては、例えば、ジルコニア(ZrO2)、酸化ケイ素とアルミナとの混合物(SiO2とAl2O3との混合物)、マグネシア(MgO)、マグネシア、アルミナおよび酸化ケイ素の混合物(MgO、Al2O3およびSiO2の混合物)等をスパッタリングで成膜すればよい。さらに、カーボン薄膜、還元酸化チタンの薄膜、あるいは窒化アルミニウムと酸化アルミニウムの混合薄膜(AlNとAl2O3との混合薄膜)等でもよい。これらの材料は、シート基板の透過波長である約7μm以上の赤外光範囲における放射率が0.8以上を有している。さらに、放射率が0.9以上の熱放射膜の場合には、上記の材料にカーボン等を混合させた黒化処理をした膜を形成する方法やシート基板表面に微少な凹凸を形成して表面積を大きくした後に膜を形成する方法等により作製することができる。 Thermal radiation is a phenomenon in which a substance converts thermal energy into electromagnetic waves such as infrared rays and emits it. Therefore, in order for the heat radiation film to efficiently radiate electromagnetic waves such as infrared rays, not only the emissivity of the heat radiation film is large, but also the heat conduction from the first heat conduction film to the heat radiation film is good, In addition, it is desirable that the entire surface of the heat radiation film be uniformly heated in a short time. In the present invention, since the infrared rays generated in the heat radiation film are transmitted through the sheet substrate and radiated into the air to dissipate heat, the emissivity in the infrared light transmission range of the sheet substrate is at least the first heat conduction. It is also required that the material be larger than the membrane. As a specific emissivity of such a heat radiation film, it is desirable to use a material of 0.8 or more, and more desirably a material of 0.9 or more. Examples of materials having an emissivity of 0.8 or more include zirconia (ZrO 2 ), a mixture of silicon oxide and alumina (a mixture of SiO 2 and Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), magnesia, alumina, and oxidation. A silicon mixture (a mixture of MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 ) or the like may be formed by sputtering. Further, a carbon thin film, a thin film of reduced titanium oxide, or a mixed thin film of aluminum nitride and aluminum oxide (a mixed thin film of AlN and Al 2 O 3 ) may be used. These materials have an emissivity of 0.8 or more in the infrared light range of about 7 μm or more, which is the transmission wavelength of the sheet substrate. Furthermore, in the case of a thermal radiation film having an emissivity of 0.9 or more, a method of forming a blackened film in which carbon or the like is mixed with the above material or a minute unevenness is formed on the surface of the sheet substrate. It can be manufactured by a method of forming a film after increasing the surface area.
また、第1の熱伝導膜の膜厚を厚くすることもできるので、その熱容量を大きくできる。したがって、発熱性素子に対して投入する電力を大きくしても、全体としての温度上昇を抑制できる。さらに、発熱性素子が局部的に発熱しても、第1の熱伝導膜の熱伝導率が大きいため、第1の熱伝導膜全体に均一に速やかに拡散させることができるので、発熱性素子の局所的温度上昇を抑制することもできる。なお、シート基板は、赤外光を透過する樹脂からなり、例えばポリイミドフィルムを用いるが、このような樹脂からなる基板は赤外光に対して透過性がよく、このため熱放射膜で発生した赤外光はシート基板に吸収されることなく空中に放射させることができる。 In addition, since the thickness of the first heat conductive film can be increased, the heat capacity can be increased. Therefore, even if the electric power supplied with respect to a heat generating element is enlarged, the temperature rise as a whole can be suppressed. Further, even if the heat generating element generates heat locally, the heat conductivity of the first heat conductive film is large, and therefore it can be diffused uniformly and quickly throughout the first heat conductive film. It is also possible to suppress the local temperature rise. The sheet substrate is made of a resin that transmits infrared light. For example, a polyimide film is used. However, a substrate made of such a resin has good transparency to infrared light, and is therefore generated in the heat radiation film. Infrared light can be emitted into the air without being absorbed by the sheet substrate.
また、上記構成において、発熱性素子は薄膜抵抗であり、第1の熱伝導膜は薄膜抵抗の抵抗膜に接して形成され、この抵抗膜と同じ形状で、その膜厚は抵抗膜より厚く、かつ抵抗膜に接続する接続電極より薄い構成としてもよい。 Further, in the above configuration, the heat generating element is a thin film resistor, the first heat conductive film is formed in contact with the thin film resistor, and has the same shape as the resistive film, and the film thickness is thicker than the resistive film. In addition, the structure may be thinner than the connection electrode connected to the resistance film.
この構成とすることにより、発熱性素子である薄膜抵抗に大きな電力が印加されても温度上昇を抑制することができる。また、第1の熱伝導膜の厚みを抵抗膜より厚く、かつ接続電極より薄くすることで、熱容量を大きくしながら接続電極と抵抗膜との接続不良の発生を防止できる。さらに、熱放射膜も抵抗膜と同じ形状としてもよい。その場合には、熱放射膜、第1の熱伝導膜および抵抗膜を、この順番に同一真空装置中で連続的に形成することもでき、製造工程を簡略化できる。 With this configuration, even if a large amount of power is applied to the thin film resistor that is a heat-generating element, an increase in temperature can be suppressed. Further, by making the thickness of the first heat conductive film thicker than the resistance film and thinner than the connection electrode, it is possible to prevent the occurrence of connection failure between the connection electrode and the resistance film while increasing the heat capacity. Further, the heat radiation film may have the same shape as the resistance film. In that case, the heat radiation film, the first heat conduction film, and the resistance film can be successively formed in this order in the same vacuum apparatus, and the manufacturing process can be simplified.
また、上記構成において、発熱性素子は薄膜抵抗であり、放熱用薄膜層は第1の熱伝導膜と熱放射膜との間に第1の熱伝導膜より大きな形状の第2の熱伝導膜をさらに有し、熱放射膜の形状を第2の熱伝導膜の形状と同一以上とした構成としてもよい。 Further, in the above configuration, the heat generating element is a thin film resistor, and the thin film layer for heat dissipation is a second heat conductive film having a larger shape than the first heat conductive film between the first heat conductive film and the heat radiation film. The shape of the heat radiation film may be the same as or more than the shape of the second heat conductive film.
この構成とすることにより、抵抗膜で発生した熱を第1の熱伝導膜と第2の熱伝導膜とで効率よく拡散させることができる。これにより、熱放射膜は全面に渡ってほぼ均一に温度上昇するので、全面から赤外線として放射して放熱することができる。また、第1の熱伝導膜と第2の熱伝導膜との2段構成とすることで、接続電極と抵抗膜間の接続不良の発生も防止できる。さらに、第1の熱伝導膜は抵抗膜と同一真空装置で連続的に形成することもできる。 With this configuration, the heat generated in the resistance film can be efficiently diffused between the first heat conductive film and the second heat conductive film. Thereby, the temperature of the heat radiation film rises almost uniformly over the entire surface, so that it can be radiated and dissipated as infrared rays from the entire surface. Further, the two-stage configuration of the first heat conductive film and the second heat conductive film can prevent the occurrence of poor connection between the connection electrode and the resistance film. Further, the first heat conductive film can be continuously formed with the same vacuum apparatus as the resistance film.
また、上記構成において、発熱性素子の上部に発熱性素子を覆う樹脂保護膜が形成されており、樹脂保護膜の赤外光範囲での放射率が第1の熱伝導膜の放射率より少なくとも大きな材料を用いた構成としてもよい。 Further, in the above configuration, a resin protective film that covers the heat generating element is formed above the heat generating element, and the emissivity in the infrared light range of the resin protective film is at least higher than the emissivity of the first heat conductive film. A configuration using a large material may be used.
この構成とすることにより、発熱性素子で発熱した熱は発熱性素子の上部に形成した樹脂保護膜からも赤外線として放射させることができるので、さらに大きな電力を印加することができるシート状回路基板を実現できる。なお、樹脂保護膜としては、熱伝導率が大きく、かつ赤外光範囲での放射率が少なくとも第1の熱伝導膜の放射率より大きな材料が望ましい。このような材料を用いることにより、樹脂保護膜からも赤外放射を効率よく行い、放熱させることができる。また、発熱性素子からの熱は樹脂保護膜に対して熱伝導により伝達されることから、熱伝導率が大きい材料であることも望ましい。例えば、樹脂として、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、塩化ビニル樹脂等を用い、この樹脂中にカーボンや炭化珪素等の微粒子を分散させたものをペースト状にして印刷等の公知の方法で発熱性素子上に形成すればよい。 With this configuration, the heat generated by the heat generating element can be radiated as infrared rays also from the resin protective film formed on the upper part of the heat generating element. Can be realized. The resin protective film is preferably made of a material having a high thermal conductivity and an emissivity in the infrared light range that is at least greater than the emissivity of the first thermal conductive film. By using such a material, infrared radiation can be efficiently emitted from the resin protective film to dissipate heat. Moreover, since the heat from the heat generating element is transferred to the resin protective film by heat conduction, it is also desirable that the material has a high heat conductivity. For example, as a resin, polyester resin, urethane resin, acrylic resin, epoxy resin, melamine resin, vinyl chloride resin, etc. are used, and a paste in which fine particles such as carbon and silicon carbide are dispersed in this resin is printed. It may be formed on the exothermic element by a known method.
また、本発明のシート状回路基板の製造方法は、赤外光を透過する樹脂からなるシート基板の表面を粗面化する工程と、粗面化されたシート基板上にシート基板の赤外光透過範囲において第1の熱伝導膜の放射率より少なくとも大きな放射率を有する熱放射膜およびこの熱放射膜上に上記第1の熱伝導膜を積層してなる放熱用薄膜層を形成する工程と、第1の熱伝導膜上に発熱性素子を形成する工程とを含む方法からなる。 The method for producing a sheet-like circuit board according to the present invention includes a step of roughening a surface of a sheet substrate made of a resin that transmits infrared light, and an infrared light of the sheet substrate on the roughened sheet substrate. Forming a heat radiation film having an emissivity at least larger than the emissivity of the first heat conductive film in the transmission range, and a heat dissipation thin film layer formed by laminating the first heat conductive film on the heat radiation film; And a step of forming a heat generating element on the first heat conductive film.
このような方法とすることにより、シート基板の表面が粗面化されているので熱放射膜の表面積が増加し、赤外放射率を向上できる。この結果、放熱効率を大きくすることができる。なお、粗面化の方法としては、例えばシート基板を真空装置内に配置してイオンを照射することで、微少な凹凸をシート基板表面に形成する方法が望ましい。この方法による粗面は非常に微少な凹凸を均一に形成できるので、シート基板上に再現性よく、かつ特性の安定な薄膜素子を形成することができる。 By setting it as such a method, since the surface of the sheet | seat board | substrate is roughened, the surface area of a thermal radiation film | membrane increases and it can improve an infrared emissivity. As a result, the heat dissipation efficiency can be increased. As a roughening method, for example, a method of forming a minute unevenness on the surface of the sheet substrate by arranging the sheet substrate in a vacuum apparatus and irradiating ions is desirable. Since the rough surface by this method can form very minute irregularities uniformly, a thin film element having good reproducibility and stable characteristics can be formed on a sheet substrate.
また、上記方法において、放熱用薄膜層として、第1の熱伝導膜と熱放射膜との間に第1の熱伝導膜より大きな形状の第2の熱伝導膜をさらに形成し、熱放射膜の形状を第2の熱伝導膜の形状と同一以上に形成する方法としてもよい。 Further, in the above method, a second heat conductive film having a larger shape than the first heat conductive film is further formed between the first heat conductive film and the heat radiation film as the heat radiation thin film layer, The shape may be formed to be equal to or more than the shape of the second heat conductive film.
このような方法により、発熱性素子で発生した熱をさらに効率よく放熱させることができる。 By such a method, the heat generated in the exothermic element can be radiated more efficiently.
また、上記方法において、発熱性素子を覆うように赤外光範囲での放射率が第1の熱伝導膜の熱放射率以上である樹脂保護膜をさらに形成する方法としてもよい。このような特性を有する樹脂保護膜を形成することで、シート基板を介して放熱させるだけでなく樹脂保護膜を通しての放熱もできるのでさらに放熱特性を改善できる。 Moreover, in the said method, it is good also as a method of forming further the resin protective film whose emissivity in an infrared-light range is more than the heat emissivity of a 1st heat conductive film so that a heat generating element may be covered. By forming the resin protective film having such characteristics, not only heat can be radiated through the sheet substrate but also heat can be radiated through the resin protective film, so that the heat radiating characteristics can be further improved.
本発明のシート状回路基板は、赤外光を透過する樹脂からなるシート基板上に形成された薄膜素子のうち通電することで発熱する発熱性素子とシート基板との間に放熱用薄膜層を設け、この放熱用薄膜層に熱伝導により伝達された熱を熱放射膜から赤外線としてシート基板を介して空中に放射することで放熱させる構成である。これにより、発熱性素子に対して大きな電力を印加することができるので、フレキシブル性を有しながら高機能で薄型のシート状回路基板を実現できるという大きな効果を奏する。 The sheet-like circuit board of the present invention has a thin film layer for heat dissipation between a heat generating element that generates heat when energized among thin film elements formed on a sheet substrate made of a resin that transmits infrared light, and the sheet substrate. It is a structure to dissipate heat by radiating heat transmitted to the thin film layer for heat dissipation by heat conduction from the heat radiation film into the air through the sheet substrate as infrared rays. Thereby, since a large electric power can be applied to the heat-generating element, there is a great effect that it is possible to realize a thin sheet-like circuit board having high functionality while having flexibility.
本発明の実施の形態について、以下図面を参照して詳細に説明する。なお、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, since the same code | symbol is attached | subjected about the same component, description may be abbreviate | omitted.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるシート状回路基板10の構成の一例を示す図である。図1において、(a)は平面図であり、(b)はA−A線に沿って切断した断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a sheet-
本実施の形態においては、シート状回路基板10として、樹脂、例えばポリイミドフィルムからなるシート基板12上に、薄膜素子のうち通電により発熱する発熱性素子として薄膜抵抗22が形成されている場合を例として説明する。
In the present embodiment, as an example, a
本実施の形態では、シート基板12上に、熱放射膜20、第1の熱伝導膜18および抵抗膜14が、この順番に形成されている。しかも、熱放射膜20、第1の熱伝導膜18および抵抗膜14は同じ形状としてある。また、第1の熱伝導膜18は、抵抗膜14より熱伝導率が大きく、かつその厚みも厚いが、両側に設けられている接続電極16a、16bの厚みよりは薄く形成されている。放熱用薄膜層は、本実施の形態ではこの第1の熱伝導膜18と熱放射膜20とをいう。なお、両側に形成されている接続電極16a、16bと抵抗膜14とにより薄膜抵抗22が構成されている。さらに、接続電極16a、16bは、配線パターン16の一部でもあり、この配線パターン16により外部機器の接続端子やシート基板12上の他の薄膜素子(図示せず)との接続も同時に行っている。
In the present embodiment, the
上記の構成とすることにより、本実施の形態のシート状回路基板10は硬質な薄膜である第1の熱伝導膜18が抵抗膜14と同じ形状に形成されているため、フレキシブル性を充分に保持することができる。しかも、発熱性素子である薄膜抵抗22で発生する熱を赤外輻射として効率よく放熱できる。したがって、携帯用電子機器の筐体等に折り曲げて収納する場合等に効果的である。
With the above configuration, the sheet-
本実施の形態のシート状回路基板10の製造方法について、以下説明する。最初に、シート基板12上に抵抗膜14と同じ形状の開口部を設けたメタルマスクを密着させて固定する。メタルマスクが密着固定されたシート基板12を真空装置内の所定の位置に配置した後、真空蒸着あるいはスパッタリング等の成膜方式を用いて熱放射膜20、第1の熱伝導膜18および抵抗膜を順次、この順番で成膜する。
A method for manufacturing the sheet-
つぎに、配線パターン16を同様に真空蒸着あるいはスパッタリング等の一般的な成膜方式により、例えばアルミニウム(Al)等の金属薄膜を形成する。この配線パターン16もメタルマスクを用いて成膜時に同時に所定のパターン形成を行うことができる。あるいは、シート基板12の全面に金属薄膜を形成後、フォトリソグラフィープロセスとエッチングプロセスにより加工してもよい。
Next, a metal thin film such as aluminum (Al) is formed on the
これにより、シート基板12上のあらかじめ設定した位置に設定した形状と抵抗値を有する薄膜抵抗22が設けられたシート状回路基板10が得られる。
Thereby, the sheet-
つぎに、これらの材料について説明する。 Next, these materials will be described.
熱放射膜20は、シート基板12の赤外光透過範囲での放射率が大きく、かつシート基板12との密着性が大きく、さらに第1の熱伝導膜18からの熱により短時間に温度上昇することが要求されるために、比較的熱伝導率の大きな材料を用いることが望ましい。例えば、ジルコニア(ZrO2)、酸化ケイ素とアルミナとの混合物(SiO2とAl2O3との混合物)、マグネシア(MgO)、マグネシア、アルミナおよび酸化ケイ素の混合物(MgO、Al2O3およびSiO2の混合物)等をスパッタリングで成膜すればよい。さらに、カーボン薄膜、還元酸化チタンの薄膜、あるいは窒化アルミニウムと酸化アルミニウムの混合薄膜(AlNとAl2O3との混合薄膜)等でもよい。これらの材料は、シート基板12の透過波長である約7μm以上の赤外光範囲における放射率が0.8以上である。また、これらの材料はシート基板12である樹脂に比べると熱伝導率が大きいので、第1の熱伝導膜18から熱を受けるとすぐに温度上昇し、その温度に応じた赤外線を放射し、放熱を行うことができる。なお、熱放射膜20の厚みについては、特に制約はない。
The
さらに、熱放射膜20としては、上記の材料だけでなく、放射率の大きな材料と熱伝導率の大きな材料とを混合させた薄膜としてもよい。例えば、放射率の大きな材料であるジルコニア(ZrO2)と熱伝導率の大きな炭化珪素(SiC)あるいは窒化アルミニウム(AlN)とを所定の割合で混合したターゲットを用いてスパッタリングによりシート基板12上に熱放射膜20を形成してもよい。このような方法とすれば、放射率と熱伝導率の大きな熱放射膜20を得ることができ、かつ成膜法としても簡単であるので生産性を阻害することがない。
Furthermore, the
また、熱放射膜20を形成する前にシート基板12の表面を、例えば酸素プラズマで処理するとシート基板12の表面に微細な凹凸を作ることができるので、このような微細な凹凸を設けた後に熱放射膜20を形成してもよい。このように微細な凹凸を設けても、薄膜抵抗の特性に対しては特に大きな影響を生じずに、熱放射膜20の放射率をさらに大きくすることができる。
Further, if the surface of the
つぎに、第1の熱伝導膜18は、抵抗膜14に接して形成するために絶縁性であることが要求される。さらに、熱伝導率は抵抗膜14より大きく、かつその熱膨張係数も抵抗膜14に近い値であることが望ましい。このような材料としては、窒化アルミニウム(AlN)、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SiC)等の窒化物薄膜または炭化物薄膜を用いることができる。
Next, the first heat
さらに、酸化アルミニウム(Al2O3)等の酸化物薄膜でもよい。なお、窒化珪素は化学量論組成の薄膜である必要はない。さらに、炭化珪素の場合には、例えばスパッタリングで成膜するときに放電ガス中に水素を添加すると水素化した炭化珪素膜が得られる。この水素化した炭化珪素は非常に高抵抗であるので、第1の熱伝導膜18として適している。また、熱放射膜20の場合と同様に、熱伝導率の大きな材料同士を混合してスパッタリングで第1の熱伝導膜18を形成してもよい。このような方法とすれば、単体では電気伝導性を有するために使用できない材料であっても絶縁性の材料を混合することで、絶縁性を付与しながら大きな熱伝導率を有する第1の熱伝導膜18を容易に得ることができる。
Furthermore, an oxide thin film such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may be used. Note that silicon nitride does not have to be a thin film having a stoichiometric composition. Further, in the case of silicon carbide, a hydrogenated silicon carbide film can be obtained by adding hydrogen to the discharge gas when the film is formed by sputtering, for example. Since this hydrogenated silicon carbide has a very high resistance, it is suitable as the first thermal
このような材料を用いた第1の熱伝導膜18は熱伝導率が大きく、かつ絶縁性を有しているので、抵抗膜14の下部に形成すると抵抗膜14で発生した熱を速やかに伝熱する。また、一般的に抵抗膜14で発生する熱は膜全体で均一に発生することはなく局所的に発熱しやすい。このような局所的な発熱が生じても、この第1の熱伝導膜18で速やかに拡散して均一化される。この結果、抵抗膜14の劣化を抑制できる。
Since the first thermal
抵抗膜14は、ニクロム合金(Ni−Cr)や窒化タンタル(Ta2N)等の単一材料だけでなく、金属と酸化物との混合膜等、一般に薄膜抵抗として用いられている材料が使用可能である。この抵抗膜14は、作製する薄膜抵抗の抵抗値に応じて材料を選択するが、高抵抗値が要求される場合には膜厚を薄くすることで対応するのが一般的である。このために、高抵抗値の薄膜抵抗ほど発熱による劣化が生じやすい。
The
なお、熱放射膜20、第1の熱伝導膜18および抵抗膜14については、メタルマスクを用いて成膜と同時にパターン形成する方法について説明したが、この方法には限定されない。例えば、シート基板12の全面に熱放射膜20、第1の熱伝導膜18および抵抗膜14を連続して成膜した後、フォトリソプロセスとエッチングプロセスを行って、図示するような所定の形状に加工してもよい。
In addition, although the thermal radiation film |
また、接続電極16a、16bをその一部とする配線パターン16は、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、金(Au)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)あるいはモリブデン(Mo)等の単層膜を用いることができるだけでなく、これらの積層構成膜でもよい。例えば、下層側にチタン(Ti)膜を形成し、その上層に銅(Cu)膜を形成したTi−Cu二層構成膜としてもよい。このような膜構成とすれば、シート基板との密着性の向上と他の基板との接続も容易にできる。なお、配線パターン16の所定の位置には、外部機器との接続のために電極端子(図示せず)を設けることが多い。この電極端子は、例えばめっきにより形成され、銅(Cu)膜とこの銅(Cu)膜上に金(Au)膜を形成すれば半田付け可能な電極端子を得ることができる。
In addition, the
なお、本実施の形態では、シート基板12としてポリイミドフィルムを例として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂で、赤外透過特性を有し、かつ絶縁性があれば特に制約なく使用可能である。
In the present embodiment, a polyimide film has been described as an example of the
以下、本実施の形態のシート状回路基板10(以下、実施例1とよぶ)と抵抗膜の下部に放熱用薄膜層を設けていない場合の投入可能電力を比較した例について説明する。以下、これを比較例1とよぶ。実施例1と比較例1とは、シート基板、抵抗膜および配線パターンの材料、形状および厚み等については同様とした。したがって、比較例1と実施例1との差異は抵抗膜の下部の放熱用薄膜層の有無のみである。このようにして作製した実施例1と比較例1について、配線パターンを介して通電して電流値と焼損発生との関係を調べた。この結果、比較例1が焼損するときの電流値に対して、実施例1では20倍程度大きな電流値であっても焼損等が生じないことが確認できた。また、抵抗値を高くするために抵抗膜の膜厚を薄くすればするほど、比較例1に比べた改善効果が大きくなることも確認できた。
Hereinafter, an example in which the power that can be input when the sheet-
なお、本実施の形態では、発熱性素子として薄膜抵抗22のみを例として説明したが、このような薄膜抵抗を複数個含んでいてもよく、さらにこのような薄膜抵抗とコンデンサあるいは薄膜抵抗とコンデンサおよびインダクター等を含むシート状回路基板であってもよい。また、本実施の形態においては、薄膜抵抗の表面に保護膜を形成しない構成について説明したが、薄膜抵抗を覆うような保護膜を形成してもよい。その保護膜としては、例えば熱硬化型あるいは紫外線硬化型のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂等を用いることができる。
In the present embodiment, only the
(第2の実施の形態)
図2は、本発明の第2の実施の形態にかかるシート状回路基板30の構成を説明するための平面図と断面図である。図2において、(a)は平面図であり、(b)は(a)に示すB−B線に沿った断面図で、(c)は(a)に示すC−C線に沿った断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view for explaining the configuration of the sheet-
本実施の形態では、シート基板32上に熱放射膜42、第2の熱伝導膜40、第1の熱伝導膜38および発熱性素子である薄膜抵抗を構成する抵抗膜34が、この順に形成されている。また、熱放射膜42と第2の熱伝導膜40とは同じ形状であり、同様に第1の熱伝導膜38と抵抗膜34とは同じ形状である。さらに、第1の熱伝導膜38は、抵抗膜34より熱伝導率が大きい材料を用い、その厚みは抵抗膜34より厚く、両側に設けられている接続電極36a、36bの厚みより薄く形成されている。同様に、第2の熱伝導膜40も接続電極36a、36bの厚みより薄く形成されている。本実施の形態では、放熱用薄膜層は第1の熱伝導膜38、第2の熱伝導膜40および熱放射膜42を含む構成をいう。
In the present embodiment, the
なお、両側に形成されている接続電極36a、36bと抵抗膜34とにより薄膜抵抗24が構成されている。また、接続電極36a、36bは配線パターン36の一部であり、この配線パターン36により外部機器の接続端子およびシート基板32上の他の薄膜素子(図示せず)との接続も行っている。
The
本実施の形態のシート状回路基板30の製造方法について、以下説明する。最初に、シート基板32上に熱放射膜42および第2の熱伝導膜40と同じ形状の開口部を設けたメタルマスクを密着させて固定する。メタルマスクが密着固定されたシート基板32を真空装置内の所定の位置に配置した後、真空蒸着あるいはスパッタリング等の成膜方式を用いて熱放射膜42および第2の熱伝導膜40を順次、この順番で成膜する。これにより、シート基板32上に所定の形状の熱放射膜42と第2の熱伝導膜40とが形成される。
A method for manufacturing the sheet-
この後、抵抗膜34と同じ形状の開口部を設けた別のメタルマスクをシート基板32に密着固定させる。このとき、メタルマスクの開口部が第2の熱伝導膜40上に位置するように配置する。なお、第2の熱伝導膜40は抵抗膜34より大きな形状としてあるので、第2の熱伝導膜40上に位置合せすることは比較的容易に行える。メタルマスクを密着固定したシート基板32を真空装置内の所定の位置に配置した後、真空蒸着あるいはスパッタリング等の成膜方式を用いて第1の熱伝導膜38と抵抗膜34とを、この順番で成膜する。これにより、第2の熱伝導膜40上に第1の熱伝導膜38と抵抗膜34とが形成される。
Thereafter, another metal mask provided with an opening having the same shape as that of the
つぎに、配線パターン36と同じ形状の開口部を有するメタルマスクをシート基板に密着固定する。このとき、接続電極36a、36bが抵抗膜34の両端部と接続するように位置合せを行う。メタルマスクが密着固定されたシート基板を真空装置内の所定の位置に配置した後、真空蒸着あるいはスパッタリング等の成膜方式を用いて配線パターン36となる金属薄膜、例えばアルミニウム(Al)薄膜を形成する。
Next, a metal mask having an opening having the same shape as the
なお、熱放射膜42、第2の熱伝導膜40、第1の熱伝導膜38、抵抗膜34および配線パターン36は本実施の形態のようにメタルマスクで形成する方法だけでなく、シート基板32の全面に形成後フォトリソグラフィープロセスとエッチングプロセスによりそれぞれ加工する方法により作製してもよい。
The
熱放射膜42、第1の熱伝導膜38および抵抗膜34は、第1の実施の形態で説明した材料および膜厚と同じにすればよいので説明を省略する。
The
第2の熱伝導膜40は、第1の熱伝導膜38と同じ材料を用いてもよいし、第1の実施の形態で説明した材料から適宜選択した別の材料でもよい。本実施の形態では、第1の熱伝導膜38は抵抗膜34と同じ形状で、その厚みは抵抗膜34より厚く、接続電極36a、36bより薄くしている。また、第2の熱伝導膜40も接続電極36a、36bより薄く形成している。したがって、抵抗膜34と接続電極36a、36bとの間で接続不良が生じることがない。一方、抵抗膜34で発生した熱は、第1の熱伝導膜38により拡散され、さらに第2の熱伝導膜40の全面に伝達される。これにより、この第2の熱伝導膜40に接している熱放射膜は全面で比較的均一な温度上昇を生じ、この温度に基づく赤外線が熱放射膜42からシート基板32を介して空中へ放射されることで放熱が行われる。
The second heat
以上説明したように、本実施の形態では、抵抗膜と同じ形状の第1の熱伝導膜に加えて、この第1の熱伝導膜より大きな形状を有する第2の熱伝導膜を形成し、この第2の熱伝導膜の下部に熱放射膜を設けた構成としたので、抵抗膜と接続電極との接続不良を防止しながら、さらに熱放射量を大きくすることができる。この結果、さらに大きな電力が印加されても安定で信頼性の高いシート状回路基板を実現できる。 As described above, in the present embodiment, in addition to the first heat conductive film having the same shape as the resistance film, a second heat conductive film having a shape larger than the first heat conductive film is formed, Since the heat radiation film is provided below the second heat conductive film, the amount of heat radiation can be further increased while preventing connection failure between the resistance film and the connection electrode. As a result, a stable and highly reliable sheet-like circuit board can be realized even when larger electric power is applied.
以下、本実施の形態のシート状回路基板30(以下、実施例2とよぶ)と第1の実施の形態で作製した比較例1とについて、投入可能電力を比較した例について説明する。実施例2と比較例1とは、シート基板、抵抗膜および配線パターンの材料、形状および厚み等については同様とした。したがって、比較例1と実施例2とは、抵抗膜の下部に第1の熱伝導膜、第2の熱伝導膜および熱放射膜を設けた構成の差異である。このようにして作製した実施例2と比較例1について、配線パターンを介して通電し電流値と焼損発生との関係を調べた。この結果、比較例1が焼損するときの電流値に対して、実施例2では50倍程度大きな電流値であっても焼損等が生じないことが確認できた。また、抵抗値を高くするために抵抗膜の膜厚を薄くすればするほど、比較例1に比べた改善効果が大きくなることも第1の実施の形態と同様であった。
Hereinafter, an example in which the available power is compared between the sheet-
なお、本実施の形態では、発熱性素子として薄膜抵抗のみを例として説明したが、このような薄膜抵抗を複数個含んでいてもよく、さらにこのような薄膜抵抗とコンデンサあるいは薄膜抵抗とコンデンサおよびインダクター等を含むシート状回路基板であってもよい。また、本実施の形態においては、薄膜抵抗の表面に保護膜を形成しない構成について説明したが、薄膜抵抗を覆うような保護膜を形成してもよい。その保護膜としては、例えば熱硬化型あるいは紫外線硬化型のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂等を用いることができる。 In the present embodiment, only the thin film resistor has been described as an example of the heat-generating element. However, a plurality of such thin film resistors may be included, and such a thin film resistor and capacitor, or a thin film resistor and capacitor, and A sheet-like circuit board including an inductor or the like may be used. In the present embodiment, the configuration in which the protective film is not formed on the surface of the thin film resistor has been described. However, a protective film that covers the thin film resistor may be formed. As the protective film, for example, thermosetting or ultraviolet curable polyimide resin, epoxy resin, or silicone resin can be used.
(第3の実施の形態)
図3および図4は、本発明の第3の実施の形態にかかるシート状回路基板50、60の構成を説明するための断面図である。図3に示す本実施の形態のシート状回路基板50は、第1の実施の形態で説明したシート状回路基板10の抵抗膜14を含む領域に第1の熱伝導膜の放射率より少なくとも大きな放射率を有する樹脂保護膜44を形成したことが特徴である。
(Third embodiment)
3 and 4 are cross-sectional views for explaining the configuration of the sheet-
また、図4に示す本実施の形態の別の構成であるシート状回路基板60は、第2の実施の形態で説明したシート状回路基板30の抵抗膜34を含む領域に第1の熱伝導膜の放射率より少なくとも大きな放射率を有する樹脂保護膜46を形成したことが特徴である。
Further, the sheet-
このような樹脂保護膜44、46としては、熱伝導性が大きく、かつ放射率が0.8以上である材料が望ましい。放射率が0.9以上とすれば、さらに法熱効率が改善されるので望ましい。また、発熱性素子からの熱は樹脂保護膜44、46に対して熱伝導により伝達されることから、熱伝導率が大きい材料であることも望ましい。本実施の形態では、例えば、エポキシ樹脂を用いて、この樹脂中にカーボンの微粒子を分散させたものをペースト状にして、抵抗膜14、34の近傍領域のみにディスペンサーにより塗布し、加熱硬化させた。
The resin
このような構成とすることで、シート基板12、32を介しての熱放射と同時に樹脂保護膜44、46からの熱放射も生じるので、さらに大きな電力を印加することができ回路設計の自由度の大きなシート状回路基板を実現できる。
With such a configuration, heat radiation from the resin
なお、本実施の形態では、発熱性素子として薄膜抵抗22、24のみを例として説明したが、このような薄膜抵抗を複数個含んでいてもよく、さらにこのような薄膜抵抗とコンデンサあるいは薄膜抵抗とコンデンサおよびインダクター等を含むシート状回路基板であってもよい。また、本実施の形態においては、薄膜抵抗の表面に保護膜を形成しない構成について説明したが、薄膜抵抗を覆うような保護膜を形成してもよい。その保護膜としては、例えば熱硬化型あるいは紫外線硬化型のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂等を用いることができる。
In the present embodiment, only the
このように、発熱性素子である薄膜抵抗の領域部のみに樹脂保護膜を形成することで、熱放射による放熱性をさらに改善しながらフレキシブル性を保持することができる。 Thus, by forming the resin protective film only in the region of the thin film resistor that is a heat generating element, flexibility can be maintained while further improving the heat dissipation by heat radiation.
なお、第1の実施の形態と第2の実施の形態においては、薄膜抵抗の抵抗膜の表面には保護膜を形成しない構成で説明したが、一般的に使用されているソルダーレジスト等の保護膜を形成することは、本発明の効果を妨げない。また、抵抗膜上に無機保護膜を形成することについても同様に本発明の効果を妨げない。 In the first embodiment and the second embodiment, the protective film is not formed on the surface of the resistance film of the thin film resistor. However, the protection of generally used solder resist or the like has been described. Forming the film does not hinder the effects of the present invention. Further, the formation of the inorganic protective film on the resistance film does not disturb the effect of the present invention.
さらに、第3の実施の形態では、抵抗膜上に樹脂保護膜を形成したが、この樹脂保護膜上を含めてシート基板上に保護膜をさらに形成しても本発明の効果は妨げられない。 Furthermore, in the third embodiment, the resin protective film is formed on the resistance film, but even if a protective film is further formed on the sheet substrate including the resin protective film, the effect of the present invention is not hindered. .
また、第1の実施の形態から第3の実施の形態までは、発熱性素子が薄膜抵抗である場合について説明したが、本発明は薄膜抵抗のみに限定されない。例えば、図5に示すように薄膜素子である発熱性素子がインダクター素子であってもよい。図5は、発熱性素子がインダクター素子である場合についてのシート状回路基板70の構成を説明するための平面図と断面図である。図5(a)は平面図であり、図5(b)は図5(a)に示すC−C線に沿って切断した断面図である。
Moreover, although the case where the exothermic element was a thin film resistance was demonstrated from 1st Embodiment to 3rd Embodiment, this invention is not limited only to thin film resistance. For example, as shown in FIG. 5, the exothermic element that is a thin film element may be an inductor element. FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view for explaining the configuration of the sheet-
このシート状回路基板70の場合には、シート基板72上に、熱放射膜74、第1の熱伝導膜76およびインダクター素子78が、この順番に形成されている。インダクター素子78は、端子部82、84と、これらの端子部に接続するコイル部80とから構成されており、端子部82はジャンパー線88を介して配線電極86に接続され、もう一方の端子部84は直接配線電極86に接続されている。なお、コイル部80、端子部82、84は同じ導体膜により形成される。第1の熱伝導膜76は、インダクター素子78と同じ外形であり、一方、熱放射膜74は第1の熱伝導膜76より広い面積に形成している。
In the case of the sheet-
上記の構成とすることにより、このシート状回路基板70はインダクター素子部の下部領域のみに硬質で、かつ絶縁性の薄膜である第1の熱伝導膜76が形成されているので、全体としてはフレキシブル性を保持する。しかも、インダクター素子78で発熱した熱は、コイル部80の下部領域の第1の熱伝導膜76だけでなく、隣接するコイル部80の間の第1の熱伝導膜76にも伝熱される。さらにこの熱は、第1の熱伝導膜76から熱放射膜74の全面に熱伝導する結果、熱放射膜74は全面に渡って比較的均一な温度上昇を生じる。その結果、その温度上昇に伴う赤外線をシート基板72を介して熱放射膜74の全面から輻射するので、効率よく放熱できる。
With this configuration, the sheet-
なお、図5に示すインダクター素子を設けたシート状回路基板70は、第1の実施の形態で説明した製造方法とほぼ同じ方法により製造することができるので説明は省略する。また、図5では、インダクター素子78を保護する樹脂保護膜を形成していない構成を示しているが、第3の実施の形態で説明したような樹脂保護膜を形成してもよい。
Note that the sheet-
さらに、図5に示すインダクター素子を設けたシート状回路基板70においては、端子部82はコイル部80により囲まれているのでジャンパー線88を用いてシート基板72の表面に形成された配線電極86と接続する構成であるが、このような接続方法には限定されない。すなわち、端子部82およびコイル部80を含む面上に絶縁層を形成し、端子部82上の絶縁層に開口部を形成した後、上層配線層を形成してシート基板72に形成した配線電極と接続してもよい。このように絶縁層を形成する構成とした場合には、図5に示すようなシート基板を介して放熱させる構成は特に有効である。
Further, in the sheet-
さらに、第1の実施の形態から第3の実施の形態では、薄膜抵抗とインダクター素子を例として説明したが、本発明はこれらの素子に限定されることはない。例えば、高周波回路等でコンデンサ素子が発熱する場合には、コンデンサ素子を発熱性素子として本発明の構成を適用してもよい。また、第1の実施の形態から第3の実施の形態では、薄膜抵抗やインダクター素子を例として個別の発熱性素子を設けたシート状回路基板について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、薄膜抵抗、インダクター素子およびコンデンサ素子等を1個以上含む回路構成のシート状回路基板であっても、上記と同様な構成および製造方法により作製することができる。 Furthermore, in the first to third embodiments, the thin film resistor and the inductor element have been described as examples. However, the present invention is not limited to these elements. For example, when the capacitor element generates heat in a high frequency circuit or the like, the configuration of the present invention may be applied using the capacitor element as a heat generating element. In the first to third embodiments, the sheet-like circuit board provided with individual heat generating elements has been described by taking a thin film resistor or an inductor element as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, even a sheet-like circuit board having a circuit configuration including one or more thin film resistors, inductor elements, capacitor elements, and the like can be manufactured by the same configuration and manufacturing method as described above.
本発明のシート状回路基板は、樹脂からなるシート基板上に形成された薄膜素子のうち、通電により発熱する発熱性素子で発生した熱を赤外線として放射し放熱させることで、定格電力を大きくでき、設計の自由度が大きく、高信頼性のシート状回路基板を得ることができ、携帯電話等の携帯用電子機器分野に有用である。 The sheet-like circuit board of the present invention can increase the rated power by radiating and radiating heat generated by a heat-generating element that generates heat by energization among thin film elements formed on a resin-made sheet substrate. In addition, a highly reliable sheet-like circuit board having a high degree of design freedom can be obtained, which is useful in the field of portable electronic devices such as mobile phones.
10,30,50,60,70 シート状回路基板
12,32,72 シート基板
14,34 抵抗膜
16,36 配線パターン
16a,16b,36a,36b 接続電極
18,38,76 第1の熱伝導膜
20,42,74 熱放射膜
22,24 薄膜抵抗(発熱性素子)
40 第2の熱伝導膜
44,46 樹脂保護膜
78 インダクター素子
80 コイル部
82,84 端子部
10, 30, 50, 60, 70
40 Second heat
Claims (7)
前記シート基板上に形成された薄膜素子と、
前記薄膜素子のうち通電することで発熱する発熱性素子と前記シート基板との間に設けた放熱用薄膜層とを含み、
前記放熱用薄膜層は、前記発熱性素子に接して形成された第1の熱伝導膜と、前記シート基板に接して形成され、前記第1の熱伝導膜より少なくとも大きな形状を有する熱放射膜の少なくとも二層構成からなり、前記第1の熱伝導膜は少なくとも前記発熱性素子と同じ形状を有する絶縁膜であり、前記熱放射膜は前記シート基板の赤外光透過範囲において前記第1の熱伝導膜より少なくともその放射率が大きな材料を用いたことを特徴とするシート状回路基板。 A sheet substrate made of a resin that transmits infrared light;
A thin film element formed on the sheet substrate;
Including a heat-generating element that generates heat when energized among the thin-film elements and a thin-film layer for heat dissipation provided between the sheet substrate,
The heat dissipation thin film layer is formed in contact with the heat-generating element, and a heat radiation film formed in contact with the sheet substrate and having a shape at least larger than the first heat conductive film. The first heat conductive film is an insulating film having at least the same shape as the heat-generating element, and the heat radiation film is in the infrared light transmission range of the sheet substrate. A sheet-like circuit board characterized by using a material having a greater emissivity than that of a heat conductive film.
前記第1の熱伝導膜は前記薄膜抵抗の抵抗膜に接して形成され、前記抵抗膜と同じ形状で、その膜厚は前記抵抗膜より厚く、かつ前記抵抗膜に接続する接続電極より薄いことを特徴とする請求項1に記載のシート状回路基板。 The exothermic element is a thin film resistor;
The first heat conductive film is formed in contact with the resistance film of the thin film resistor, has the same shape as the resistance film, and has a thickness larger than the resistance film and thinner than the connection electrode connected to the resistance film. The sheet-like circuit board according to claim 1.
前記放熱用薄膜層は、前記第1の熱伝導膜と前記熱放射膜との間に前記第1の熱伝導膜より大きな形状の第2の熱伝導膜をさらに有し、前記熱放射膜の形状を前記第2の熱伝導膜の形状と同一以上としたことを特徴とする請求項1に記載のシート状回路基板。 The exothermic element is a thin film resistor;
The thin film layer for heat dissipation further includes a second heat conductive film having a shape larger than that of the first heat conductive film between the first heat conductive film and the heat radiation film. The sheet-like circuit board according to claim 1, wherein the shape is equal to or greater than the shape of the second heat conductive film.
粗面化された前記シート基板上に、前記シート基板の赤外光透過範囲において第1の熱伝導膜の放射率より少なくとも大きな放射率を有する熱放射膜および前記熱放射膜上に前記第1の熱伝導膜を積層してなる放熱用薄膜層を形成する工程と、
前記第1の熱伝導膜上に発熱性素子を形成する工程とを含むことを特徴とするシート状回路基板の製造方法。 A step of roughening the surface of a sheet substrate made of a resin that transmits infrared light;
On the roughened sheet substrate, a thermal radiation film having an emissivity at least larger than an emissivity of the first thermal conductive film in an infrared light transmission range of the sheet substrate, and the first thermal radiation film on the thermal radiation film Forming a thin film layer for heat dissipation formed by laminating the heat conductive film of
Forming a heat-generating element on the first thermal conductive film. A method for manufacturing a sheet-like circuit board.
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